在Charpy沖擊試(shi)驗(yan)中，必須進(jin)行三個關鍵參數的測量：總吸收(shou)功、橫向膨(peng)脹和剪(jian)切百分比面積。
目前，吸收功的(de)測(ce)量(liang)和橫向膨脹的(de)測(ce)量(liang)都是(shi)(shi)定量(liang)的(de)，并(bing)且有的(de)規(gui)定。但(dan)是(shi)(shi)剪(jian)切百分比面積的(de)測(ce)量(liang)方法都是(shi)(shi)定性的(de)，不準確的(de)。
剪切百分(fen)(fen)比是脆性斷裂(lie)特性分(fen)(fen)析的三個Charpy參數(shu)中zui基本的(de)(de)、zui有意義的(de)(de)。 數字圖(tu)像分析對于剪(jian)切(qie)百分比面(mian)積測定是的、準確地、并便于使用的方法。ASTM E23標準已經(jing)提出建議使用該方法進行定量(liang)測量(liang)。
在(zai)ASTM E23標準(zhun)中，按照精度的(de)遞增順序，測(ce)量剪(jian)切百(bai)分(fen)比面積的(de)五種方法(fa)依次是：1.測量(liang)斷(duan)裂面(mian)的(de)平坦(tan)斷(duan)裂區域(yu)的(de)長度(du)和(he)寬度(du)，然后使用標準中的(de)表格(ge)確定剪切百(bai)分比(bi)；2.將試樣(yang)的斷(duan)(duan)口形狀(zhuang)(zhuang)與標準(zhun)中的斷(duan)(duan)口形狀(zhuang)(zhuang)圖表進行對比；3.放(fang)大(da)斷(duan)裂表面，然(ran)后將(jiang)其與預先(xian)校(xiao)準的(de)圖(tu)表對比，或者使用求(qiu)積(ji)計或測面器(qi)測量剪切(qie)百分比；4. 以一定的(de)放(fang)大倍率拍攝斷裂表面的(de)照片(pian)，使用測面器或求積計測量剪(jian)切百分比(bi)面積；5. 采集(ji)斷裂表面(mian)的數字(zi)圖像，使用圖像分析軟件(jian)測量剪切百分比。
方法5和方法4比(bi)方(fang)法3更加，雖然方(fang)法4和方法5的度相差無幾，但是(shi)未來(lai)幾年，數字圖像在工業領(ling)域應用(yong)將會(hui)受到歡迎(ying)，尤其在需要測量剪切(qie)百分比的應用(yong)方面。
數字圖像系統就是能夠使用圖像分析技術簡單、、精密地測量剪切百分比斷裂面積。該系統通常由照相機、鏡頭、照明系統、數據采集軟件和圖像分析軟件組成。使用(yong)該方法測量(liang)剪(jian)切百分(fen)比需要采集斷(duan)裂表面(mian)的圖像、勾勒(le)脆性面(mian)積和斷(duan)裂表面(mian)的外緣(yuan)。軟件將自動集成這些面(mian)積確(que)定剪(jian)切百分(fen)比面(mian)積。
的(de)(de)技術(shu)發(fa)展開(kai)始使(shi)用遠(yuan)心鏡頭使(shi)得系統的(de)(de)測量(liang)更(geng)加，因為遠(yuan)心鏡頭低失(shi)真、無視角誤差，開(kai)發(fa)的(de)(de)兩(liang)維標(biao)定技術(shu)減少了光學殘留誤差，使(shi)用該技術(shu)可以實現重測像素格，從而產生一(yi)個近乎無失(shi)真的(de)(de)圖像。圖像技術(shu)具有以下特點：
數字圖像系統測量通過多個階段的研究證實了數字圖像系統的性和準確性。*階段研究是校準研究。該階段，一個專業工作人員和一個非專業工作人員使用數字圖像系統確定該方法的性和準確性。使用的十字線（長度(du)(du)精度(du)(du)±2μm，寬(kuan)度(du)57μm），使用軟件勾勒出0.51×0.51cm的正(zheng)方形(xing)區(qu)域，產生的面積匯總在表1中(zhong)，平均值(zhi)0.26 cm2說明精度(du)非常(chang)高，測量(liang)值到面積的± 0.06 %，表明數字圖像系統非常，即使在工程或其他技術領域沒有專門培訓的人員也能夠測量出很好的結果。要(yao)在剪切(qie)面積測量中演(yan)示數字圖像系統的精度（不使用精密加工的工具，例如(ru)十(shi)字線），使用數字圖像系統在激光噴墨打印出來(lai)的1：1比例的Charpy試(shi)樣條的CAD圖上進行測量20%，40%，60%和80%剪切面積（圖7）。懂得Charpy 沖擊試(shi)驗(yan)的技術人(ren)(ren)員和非技術人(ren)(ren)員使用數字圖像系統測定模擬剪切(qie)百分(fen)比面積。內部方形(xing)(xing)或圓(yuan)形(xing)(xing)中心是脆性區域(yu)，韌性區域(yu)是剩余的外部區域(yu)面積。方形(xing)(xing)和環形(xing)(xing)都(dou)用來(lai)模擬Charpy試樣條上的不同(tong)輪廓。表2種(zhong)的數據顯示的是每一個(ge)參加(jia)測試的人員進行三次不同(tong)的剪切(qie)百分比測量后測出結果(guo)的平均值和標準偏差。由于CAD圖的(de)不確定性(xing)和打印機的(de)偏差，該(gai)方法不能驗證數字圖像(xiang)系統的(de)精度。圖2所示，數字(zi)圖像系統證(zheng)明其自身是的，zui大標準偏差(cha)是剪切面積(ji)的0.3%。這些結果也表(biao)明每個(ge)實驗(yan)室之間數字圖像系統精度(du)是一致的。
實(shi)驗演示了數字圖像(xiang)軟(ruan)件的(de)三個重要特(te)點：*、軟(ruan)件使(shi)用簡(jian)便，無論專業技術人員或非專業技術人員都可(ke)以使(shi)用該(gai)軟(ruan)件獲得(de)相差無幾的(de)測(ce)量結(jie)果；第二、數字圖像(xiang)系統(tong)為那些能(neng)夠明顯識別(bie)的(de)模(mo)擬斷裂面提供了的(de)結(jie)果；zui后，系統(tong)提供了的(de)測(ce)量結(jie)果。
使用儀器化（示波）數據獲得的剪切百分比面積現(xian)代儀器化沖擊試驗系統可以提供非常的Charpy載荷-偏轉數據，從而(er)用于確(que)定(ding)脆性開裂(lie)起始載荷和裂(lie)紋(wen)捕獲載荷，這些關鍵載荷可以用于計算(suan)剪切百分(fen)比面(mian)積，從而(er)解決(jue)了不能在(zai)斷裂(lie)表面(mian)看清(qing)脆性區(qu)域(yu)，尤(you)其對于一些焊接金屬的難題。
通過MPM和NIST實驗得出zui后結論是：剪切百分(fen)比面積可以地測量，并(bing)應作為有用的Charpy參數(shu)考慮，對(dui)于一般(ban)的Charpy試(shi)樣(yang)，可以預(yu)期測量精度在剪切面積的1%到5%之間。
